Hat die beschleunigte Expansion des Universums einen Einfluss auf die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum?

Die Expansion des Universums hat keinen Einfluss auf die lokale Lichtgeschwindigkeit. Jede lokale Messung von$c$wird nachgeben$c$, Und$c$wird sich nicht ändern.

Es gibt eine Sache, die oft Verwirrung über die Lichtgeschwindigkeit oder überlichtschnelle Reisen stiftet. Ein Photon, das sich in einer expandierenden Raumzeit bewegt, scheint sich mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit schneller zu bewegen als$c$. Stellen Sie sich ein vereinfachtes/idealisiertes Szenario vor: Ein Photon wird auf ein 2 Lichtjahre entferntes Ziel gerichtet. Es reist an$c$für ein Jahr, wobei eine Entfernung von 1 Lichtjahr zurückgelegt wird. Dann erfährt das Universum, in dem es reist, eine nahezu augenblickliche Expansion, um seine vorherige Größe zu verdoppeln. Jetzt ist es 2 Lichtjahre von seinem Startpunkt und 2 Lichtjahre von seinem Ziel entfernt. Es reist weiter$c$, es dauert also noch 2 Jahre, um sein Ziel zu erreichen. Angenommen, Sie haben sich entschieden, die Durchschnittsgeschwindigkeit des Photons zu berechnen. Es ist jetzt 4 Lichtjahre von seinem Startpunkt entfernt und hat die Reise in 3 Jahren zurückgelegt, also war seine Durchschnittsgeschwindigkeit so$\frac{4}{3}c$. Dies ist jedoch keine lokale Messung von$c$; Ich sagte vorher, dass das Photon unterwegs war$c$die ganze zeit, und jede örtliche messung zu jeder zeit gegeben hätte$c$. Es ist nur so, dass sich der Abstand zwischen Ursprung und Ziel des Photons während seiner Reise verändert hat. Diese "plötzliche" Expansion ist natürlich nicht sehr realistisch und ich habe sie nur gewählt, um meinen Standpunkt leicht zu veranschaulichen, aber das gleiche Konzept gilt für die allmähliche Expansion, so dass der Nachweis nur ein paar Integrale erfordert.

Das Michelson-Morley-Experiment zeigte (entgegen seiner ursprünglichen Absicht), dass die von einem Beobachter wahrgenommene Lichtgeschwindigkeit nicht von seiner relativen Geschwindigkeit abhängt.

In diesem Sinne hat unsere Bewegung im Raum in Bezug auf einen beliebigen Punkt keinen Einfluss auf die im Erdsystem gemessene Lichtgeschwindigkeit.

Haftungsausschluss: Ich habe noch keinen Kurs zur Allgemeinen Relativitätstheorie gehört.

Hat die beschleunigte Expansion des Universums einen Einfluss auf die Lichtgeschwindigkeit?

Dies ist Gegenstand einiger Debatten. Schauen Sie sich den Wikipedia- Artikel Variable Lichtgeschwindigkeit an:

"Die Idee von Moffat und dem Team Albrecht-Magueijo ist, dass sich Licht im frühen Universum um bis zu 60 Größenordnungen schneller ausbreitete, sodass entfernte Regionen des expandierenden Universums zu Beginn des Universums Zeit hatten, zu interagieren."

Diese Vorstellung halte ich selbst für falsch. Sehen Sie sich die digitalen Papiere von Einstein an . Einstein sagte Lichtkurven, weil die Lichtgeschwindigkeit mit der Position variiert. Er hat nie Lichtkurven gesagt, weil die Raumzeit gekrümmt ist, das ist ein popwissenschaftlicher Mythos. Siehe Baez für mehr: "In diesem Sinne könnten wir sagen, dass die 'Decken'-Lichtgeschwindigkeit in Gegenwart der Schwerkraft höher ist als die 'Boden'-Lichtgeschwindigkeit" . Die Anwendung auf die Kosmologie würde bedeuten, dass die Lichtgeschwindigkeit im frühen Universum langsamer war, nicht schneller.

Ich habe mich also nur darüber gewundert, als ich das Lesen über Michelson-Morleys Experiment beendet hatte, das die Äthertheorie widerlegte.

Ich fürchte, das ist auch Popwissenschaft. Siehe die digitalen Papiere von Einstein für Einstein, der 1920 über Äther sprach: "Zusammenfassend können wir sagen, dass der Raum gemäß der allgemeinen Relativitätstheorie mit physikalischen Eigenschaften ausgestattet ist; in diesem Sinne existiert also ein Äther. " Einstein beseitigte 1905 die Notwendigkeit des leuchtenden Äthers, aber er sagte noch 1920, dass der Weltraum ein Äther ist. Suchen Sie in arXiv nach Artikeln mit Äther im Titel .

Meine Frage ist, da sich das Universum ständig ausdehnt und das auch mit einer beschleunigten Rate, wirkt es sich irgendwie auf die experimentellen Bedingungen aus? Wenn ja, möchte ich wissen, wie, weil ich nicht verstehen kann, welche Auswirkungen die Ausdehnung des Weltraums auf die Lichtgeschwindigkeit haben würde.

Konkrete Antworten kann dir im Moment niemand geben. In fünf Jahren sieht die Situation vielleicht anders aus.

Ist die Lichtgeschwindigkeit also keine Konstante?

Nein. Die lokal gemessene Lichtgeschwindigkeit scheint konstant zu sein, weil wir die lokale Lichtbewegung verwenden, um unsere Sekunde und unser Meter zu definieren, die wir dann verwenden, um die lokale Lichtgeschwindigkeit zu messen! Es ist eine Tautologie. Magueijo und Moffat haben in http://arxiv.org/abs/0705.4507 darauf verwiesen :

„Lassen Sie uns nach Ellis zuerst c als die Geschwindigkeit des Photons betrachten. Kann c variieren? Könnte eine solche Variation gemessen werden? Die Zeiteinheit wird durch ein oszillierendes System oder die Frequenz eines atomaren Übergangs definiert, und die Raumeinheit wird durch die Entfernung definiert, die das Licht in der Zeiteinheit zurücklegt. Wir haben daher eine ähnliche Situation wie die Lichtgeschwindigkeit ist 'ein Lichtjahr pro Jahr', dh seine Konstanz ist zu einer Tautologie oder Definition geworden."